隧道专业课程设计.doc

目录
1.概况 1
1.1课程设计目 1
1.2课程设计题目 1
1.3 课程设计资料 1
2. 课程设计内容 1
2.1隧道纵断面设计 2
2.2隧道衬砌原则内轮廓设计 3
2.3 隧道衬砌设计 4
2.4 衬砌基本尺寸拟定 4
2.5隧道防排水设计 4
2.6.隧道施工办法 8
2.7辅助施工办法 10

3.个人心得 12
4.参照文献 12

1、概况
1.1课程设计目
通过课程设计是使学生公路隧道支护构造基本设计办法，熟悉公路隧道施工工艺，掌握公路隧道施工设计基本办法。
1.2课程设计题目
公路隧道设计
1.3课程设计资料
两车道高速公路、隧道Ⅴ级围岩、时速120㎞/h
2、课程设计内容
2.1隧道纵断面设计：
隧道内纵坡形式，依照《公路隧道设计规范JTG D70-》，设立单面坡，坡度采用2%,建筑界限底线与路面重叠。
隧道建筑限界：为了保证隧道内各种交通正常运营与安全，而规定在一定宽度和高度范畴内不得有任何障碍物空间范畴。

图2.1 公路隧道建筑限界（单位：cm）
H-建筑限界高度；W-行车道宽度；LL-左侧向宽度；
LR-右侧向宽度； C-余宽；J-检修道宽度；R-人行道宽度；
h-检修道或人行道高度；EL-建筑限界左顶角宽度，
EL=LL；ER-建筑限界右顶角宽度，当LR≤1m时，ER=LR，
当LR＞1m时,ER=1m建筑限界高度，高速公路、一级公路、二级公路取5.0m；三、四级公路取4.5m。当设立检修道或人行道时，不设余宽；当不设立检修道或人行道时，应设不不大于25cm余宽。
建筑限界高度：H = 5 m
行车道宽度： W=3.75*3=11.25m
检修道宽度： J=1.0m
左侧向宽度： LL=0.75m
右侧向宽度： LR=1.25m
左顶角宽度： EL=LL=0.75m
右顶角宽度： ER=1m
注：设计隧道非长、特长隧道，故不需设立紧急停车带。

2.2隧道衬砌原则内轮廓设计
依照《公路隧道设计规范》(JTG D70-)规定，隧道内轮廓原则拱部为单心半圆R1=612cm,侧墙为大半径圆弧R2=862cm,仰拱圆弧半径R4=1500cm，仰拱与侧墙间用一种小半径圆弧连接R3=100cm。如图3.2所示：

图3.2 隧道内轮廓线
两车道可参照该办法计算出内轮廓断面几何尺寸。
2.3隧道衬砌设计
衬砌类型采用复合式衬砌。复合式衬砌是指外层锚喷作初期支护，内层用模筑混凝土作二次衬砌永久构造，两层间可依照需要设立防水层。复合式衬砌可用于各种围岩。
2.4衬砌基本尺寸拟定
隧道衬砌内轮廓形状及尺寸拟定，依照《公路隧道设计规范》(JTG D70-)规定，三车道隧道复合式衬砌设计参数如下：

设计喷射混凝土厚土20cm，锚杆长3.5m，间距1m，仰拱混凝土厚50cm，预留沉降100mm
2.5隧道防排水设计
2.5.1衬砌柔性防水工程
衬砌柔性防水工程设立在二次衬砌面与喷混凝土面之间，以提高衬砌密水性，以防止水从二次衬砌裂缝中渗出并扩大混凝土裂缝，柔性防水层材料建议采用施工安装以便、无毒阻燃，且耐久性、防水性、缓冲性能等均好防水卷材。在防水卷材与喷混凝土层间设立土工布，其作用兼作衬背排水层及缓冲层。
2.5.2衬砌漏水防止工程
(1）衬砌自防水构造
为了防止柔性防水层由于施工因素也许浮现局部地方防水失败，故二次衬砌做成自防水混凝土构造。采用低碱性膨胀水泥混凝土，自防水构造抗渗标号规定达。为了提高混凝土抗冻性，混凝土掺加引气剂。
(2）止水带
在衬砌浇筑工作缝设立背贴式橡胶止水带。橡胶止水带需采用耐寒性能好三元乙丙橡胶材料。
(3）暗洞施工规定采用泵送混凝土，以保证浇筑质量及衬砌与初期支护之间密实不留空隙。
2.5.3隧道防水规定
(1）隧道一方面要注重防止地表水下渗，其办法为填平、铺砌、勾补、抹面等。对于坑穴、钻孔等均应填实封闭。
(2）围岩破碎、涌水易坍地段，应直接向围岩内预加浆。当涌水量大时，应采用化学浆液。向衬砌背后压浆时，应防止因压浆而堵塞衬砌背后排水办法。
(3）隧道衬砌防水，一方面采用引排办法，然后敷设衬砌内、外防水层；也可修建复合式村砌，采用夹层防水层。
(4）混凝土应满足抗渗规定，寒冷地区冻害地段和寒冷地区所采用混凝土抗渗标号不适当低于S4。
(5）施工缝、变形缝等处防渗应采用专门防水办法。
2.5.4防水层
内外之间防水层，可用聚异丁烯等防水材料或用喷涂乳化沥青等防水剂，在喷层表面有凹凸不平时，应事先用砂浆敷面，做成找平层，以便岩层壁与防水层密贴。防水层接缝处，普通用热气焊接，或采用电焊接，亦可以用恰当溶剂做溶液焊接，用以保证防水质量。
外贴式防水层是衬砌背后铺贴一种防水办法，依照所处地质、水文地质、构造特点，合理选用。
2.5.5“三缝”防水
“三缝”是防水最薄弱环节，也就是经常浮现渗漏地方，在隧道防水处时，除注意全面防水办法外，还应当考虑接缝局部防水解决。
（1）施工缝防水解决：对于平接式施工缝，在灌溉第二层混凝土前用钢丝刷将底层刷毛或在第一层灌溉4-5小时后，用高压水将混凝土表面冲洗，直至露出表面石子为止，然后在按⊥型施工缝办法刷水泥浆及铺设水泥砂浆。
（2）沉降缝、伸缩缝防水解决：沉降缝普通设在软硬地层分界地段，以防不同地基沉陷而引起衬砌变形、开裂；伸缩缝是适应衬砌混凝土因温度变化而伸缩变形一种现象，防水可用沥青麻筋填塞。
2.5.6隧道排水工程
（1）衬砌背面排水工程
在衬背土工布排水层与喷混凝土之间设环向盲沟，环向盲沟采用 软式透水管，洞口及富水区段纵向间距为2.5m；别的位置环向盲管按纵向间距 铺设。
（2）路基排水工程
指路面如下排水工程，分纵向中央排水沟与横向排水沟。其作用是一方面将衬砌背面排水引出，另一方面将路基基床围岩涌水排走。纵向中央排水沟由带孔内径 离心式钢筋混凝土水管外裹 土工布滤层及煤渣保温层构成，中心水沟沿隧道全长布置，将地下水排出洞口。横向排水沟与纵向中央排水沟连接（在盲井处），将衬砌背排水从墙脚纵向盲沟处引入中央排水沟。横向排水沟每隔设立一处。详细位置可恰当调节。建议纵向中央排水沟槽开挖在初期支护完毕后进行。
（3）路缘排水工程
为了解决车辆带入水和隧道内清洗及消防排放污水，在道路肩部设立边沟为路缘排水工程解决内部污水。污水排出洞门外与路基两侧沟槽相通。洞内路缘排水沟每隔设立一只沉砂井以利清污1、洞内排水。
2.5.7洞内普通应设立纵向排水沟、横向排水坡或横向排水暗(盲)沟等排水设施。排水沟应符合下列规定：
（1）水沟坡度应当与路线坡度一致，普通排水坡不不大于0.5%，困难地段不不大于0.3%，路面横向排水坡不应不大于1.0%，横向排水暗(盲)沟坡度则不应不大于2%。
(2）隧道内应设立双侧水沟。有仰拱隧道或需设立深埋水均隧道宜设立中心水沟。水沟侧面应设立足够进水孔。
（3）水沟过断面应依照水力计算拟定。必要时，水沟应设立沉沙井、检查井，并铺设盖板，其位置、构造构造应考虑便于清理和检查。
2.5.8洞外排水
洞外排水应依照地形、地质、气象状况，结合农田水利状况全面策划，综合治理，因地制宜设立疏水、截水、引水设施。
2.5.9洞口防排水
（1）隧道、辅助坑道洞口(涉及边仰坡)应设立截水沟和排水沟；洞口边坡、仰坡应采用防护办法，防止地表水下渗和冲刷。
（2）洞口外路堑为上坡时，可在洞口外设立反向排水边沟和截流涵洞，防止洞外水流入隧道内。
（3）靠围岩边墙顶、边墙后，宜设立纵向和竖向盲沟，将水引至边墙底泄水孔排出。明洞侧沟应防止地面水侧向流入。
2.6施工办法。

短台阶法：这种办法上部台阶长度不大于5倍但不不大于1～1.5倍洞跨，上下断面多采用平行作业，由于短台阶法可以缩短支护闭合时间，改进初期支护受力条件，有助于控制围岩变形，故合用范畴较广。在施工过程中应不断总结经验，优化工艺。加强超前地质预报，加强围岩监控量测。依照量测成果，及时调节预留变形量及支护参数，适时施作二次衬砌，保证隧道安全。

．施工要点
1）上台阶长度控制在12~13m以内，便于上台阶作业和控制安全步距，上台阶高度控制在6.0m~6.5m，下台阶4.0m，便于台车移位。

2）上台阶开挖台车要轻便、结实，便于装载机移动。

3）下台阶需先爆破，爆破后整顿爬坡道，装载机进入上台阶，开挖台车移位至下台阶安全距离。

．短台阶法施工流程图

2.7辅助施工办法
2.7.1.超前锚杆施工概述
采用超前支护方式对不良地址进行预加固。对隧道自稳时间不大于完毕支护所需时间地段进行超前支护。超前支护技术办法重要涉及小导管支护施工工艺、大管棚支护施工工艺和锚杆施工工艺，本工艺将概述超前锚杆施工工艺，锚杆采用Φ22钢筋加工制作。

2.7.2工艺步序阐明

1 按施工图规定在开挖面上精确画出本循环需设锚杆孔位。

2 钻孔，采用风钻进行钻孔，用风钻将锚杆顶入，锚杆尾端外露长度适中，超前锚杆外插角严格按设计规定施作，尾部与刚架焊接在一起。超前锚杆与线路中线方向大体平行。孔位钻设偏差不超过10cm，孔径应符合设计规定。

3 锚杆加工及施工将Φ22钢筋依照设计规定进行加工，锚杆长度符合设计规定。

4锚杆插入及孔口密封解决锚杆插入后并插入注浆管，然后将锚杆孔封闭并于注 浆机连接，以防漏浆。

5注浆采用注浆机压注浆，注浆压力为1.0Mpa～1.5Mpa，普通按单管达到施工图标示注浆量作为结束原则。当注浆压力达到终压不少于20min，进浆量仍达不到注浆终量时，亦可结束注浆。注浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外

2.7.3施工工艺及质量检测

3个人心得
隧道工程设计在教学环节中是很重要阶段。本文在实践教学基本上,总结了隧道工程工程设计体会和经验,以为在隧道工程设计中指引教师一方面要让学生对设计有总体理解和把握,另一方面要倡导因材施教、注重互相学习;依照学生兴趣,提高学生创新能力;同步提供一切也许机会,让学生多接触实际工程;注重提高学生独立学习能力;最后强调对学生要有爱心和耐心。
隧道工程设计是继课堂教学、实践教学和社会实践等环节之后一种时间较长、综合性较强教学阶段,也是学生从学校走向社会、尽快适应科研、生产第一线一种重要过渡阶段。通过隧道工程设计,不但要提高学生综合运用基本理论和专业知识能力,并且要注重学生独立工作能力和创新工作能。

4设计参照文献
1. 覃仁辉主编，隧道工程,重庆大学出版社,.12;
2. 王毅才主编,隧道工程,人民交通出版社,.8; 
3．关于隧道与地下工程中英文杂志；
4．公路隧道设计规范，人民交通出版社；
5、公路隧道施工技术规范，人民交通出版社；
6、公路隧道通风照明设计规范，人民交通出版社；
7．爆破安全规程原则选编，中华人民共和国原则出版社；
8．土木工程专业毕业设计指南“隧道及地下工程分册” ，中华人民共和国水利水电出版社